CN115753944B - 车用高温尾气传感器的交流阻抗测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了车用高温尾气传感器的交流阻抗测试系统及测试方法，包括带有控制器的主机、交流阻抗测试仪、配气机构、气路选择机构、温控机构和测试样品选择机构。优点是整个系统可以通过带控制器的主机设定升温过程、配置测试所需的气氛、选择气氛供给的气路、选择测试样品，实现多个传感器芯片在配置的气氛和设定的温度环境中依次进行交流阻抗的循环测试，从而有效节省了时间成本，防止人为出错，提高测试效率。

Description

车用高温尾气传感器的交流阻抗测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及传感器测试领域，尤其是涉及一种车用高温尾气传感器的交流阻抗测试系统及测试方法。

背景技术

近年来，随着工业的快速发展及汽车保有量的急剧增加，大气污染已成为全世界亟待解决的问题。汽车燃烧产生的尾气排放会造成严重的空气污染。有报告显示，汽车尾气排放污染已成为当今社会大气污染的重要来源，对汽车尾气排放的控制与治理迫在眉睫。车用高温尾气传感器是用于感知汽车尾气特定污染成分，同时反馈控制汽车燃烧系统以减少污染排放的的关键部件，常用及常见的为电化学固体电解质气体传感器。电化学固体电解质气体传感器在高温长时间工作时会引起催化电极的微观结构的变化，造成催化反应的衰减，从而影响传感器的稳定性。因此，搭建针对此类电化学传感器的测试系统，模拟汽车工作环境对车用高温尾气传感器进行测试，是该传感器出厂前的必要步骤。

目前针对车用高温尾气传感器中的敏感电极材料的活性衰减机理主要通过传感器在模拟汽车尾气的高温环境中长时间工作，测试其交流阻抗的变化来获得。而目前现有的用于此类传感器的交流阻抗测试的装置只能在指定环境中针对单只传感器进行测试，当单只传感器测试完成后，需等待提供测试环境的测试腔的温度降低到安全范围才可人为操作更换上另一待测试的传感器，测试效率较为低下，时间成本较高，且存在人为操作失误的可能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种测试效率和测试精确度较高的车用高温尾气传感器的交流阻抗测试系统及测试方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

车用高温尾气传感器的交流阻抗测试系统，包括带有控制器的主机、交流阻抗测试仪、配气机构、气路选择机构、温控机构和测试样品选择机构；

所述的配气机构包括至少三个配气瓶，每个所述的配气瓶中盛装有不同的气体，每个所述的配气瓶的气体出口分别连接有一气体流量计，多个所述的气体流量计的气体出口并联形成一总供气气路，每个所述的气体流量计与所述的主机电信号连接，通过所述的主机对每个所述的气体流量计的气体流量参数进行设定，实现对每个所述的配气瓶的配气流量的控制；

所述的温控机构包括n个用于放置测试样品并提供测试所需温度的测试炉，所述的测试炉具有测试腔，每个所述的测试炉具有一个气体进口和一个气体出口，所述的测试炉的气体进口与所述的测试炉的气体出口分别与所述的测试腔相连通，每个所述的测试炉与所述的主机电信号连接，通过所述的主机对所述的测试炉进行升温或降温控制；

所述的气路选择机构包括n个电磁阀，每个所述的电磁阀的气体进口与所述的总供气气路的气体出口相连，一个所述的电磁阀的气体出口与一个所述的测试炉的气体进口相连，每个所述的电磁阀分别通过一个第一继电器实现通断控制，所述的第一继电器与所述的主机电信号连接，通过所述的主机控制所述的第一继电器的通断；

所述的测试样品选择机构包括测试样品，每个所述的测试腔内设置有m个所述的测试样品，每个所述的测试样品具有两个测试引脚，每个所述的测试样品的其中一个测试引脚与一个第二继电器的第一端相连，每个所述的测试样品的另一个测试引脚与一个第三继电器的第一端相连，所述的第二继电器的第二端分别与所述的交流阻抗测试仪的电压检测端和电流检测低端相连，所述的第三继电器的第二端分别与所述的交流阻抗测试仪的信号源输出端和电压检测低端相连，所述的第二继电器和所述的第三继电器与所述的主机电信号连接，通过所述的主机控制所述的第二继电器和所述的第三继电器的通断；

所述的交流阻抗测试仪与所述的主机电信号连接，当用于连接一个所述的测试样品的两个所述的测试引脚的所述的第二继电器和第三继电器闭合时，通过所述的主机控制所述的交流阻抗测试仪进行有序测试；

其中，n＞1。

多个所述的测试炉的气体出口并联形成一尾气汇集气路，所述的尾气汇集气路的气体出口连接有一带出气口的尾气瓶，所述的尾气瓶内盛装有液体。尾气瓶中的液体为水，通过尾气瓶中的水对整个系统进行水封，确保测试的气密性。

所述的测试炉具有加热器、热电偶、外部控温电路模块和通讯模块，所述的通讯模块与所述的主机通信实现所述的主机对所述的测试炉的升降温控制，所述的加热器和所述的热电偶与所述的外部控温电路模块连接，所述的加热器通过所述的外部控温电路模块控制实现加热功能，所述的热电偶用于对所述的测试炉的温度进行监测。通过上述部件相互配合为测试样品的测试提供合适的温度环境。测试炉可以通过外部控温电路模块PID的调节实现高温的精准控制。

每个所述的测试炉上设置有m个用于插放所述的测试样品的插装口，所述的插装口与所述的测试腔相连通。方便测试样品的拆装，测试样品可通过插装口直接插入进行测试，提高测试效率以及测试的安全性能。

车用高温尾气传感器的交流阻抗测试系统的测试方式，包括以下步骤：

（1）打开每个配气瓶的气瓶阀；

（2）根据测试所需环境，在主机上对每个气体流量计所通的气体流量参数进行设定，对每个管式炉的供温温度进行预设；

（3）上述步骤完成后，主机给测试炉发送升温信号，测试炉启动升温程序；

（4）在测试炉升温t min后，到达主机给其预定的供温温度，主机接收到升温完成的信号后，给对应的第一继电器发送信号，控制对应给该测试炉供气的供气气路上的电磁阀通道开启；

（5）电磁阀开启后，总供气气路中的混合气体进入到对应的测试炉的测试腔内，此时主机控制对应的测试腔中的其中一个测试样品上连接的第二继电器和第三继电器闭合，使对应的测试样品连接到交流阻抗测试仪，进行测试；

（6）上述步骤（5）中的测试样品的测试完成后，重复上述步骤（3）至（5），形成循环测试。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）整个系统可以通过带控制器的主机设定升温过程、配置测试所需的气氛、选择气氛供给的气路、选择测试样品，实现多个传感器芯片在配置的气氛和设定的温度环境中依次进行交流阻抗的循环测试，从而有效节省了时间成本，防止人为出错，提高测试效率；

（2）通过气体流量计对标准气体的控制，可以实现对汽车尾气特定污染成分的实时动态模拟，从而给测试提供真实模拟汽车尾气的气氛，以精确研究特定气体对传感器敏感电极活性衰减的规律；

（3）测试炉可以实现精准的高温调节，多个测试炉可以实现对更多的测试样品进行测试，大大节约了时间成本，并提高了测试效率；同时适于进行对比试验，保证测试环境的一致性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明纯机械结构连接的示意图；

图3为本发明纯的电路原理图；

图4为本发明中测试炉的立体结构示意图；

图5为本发明中测试炉的剖视结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至图5所示，车用高温尾气传感器的交流阻抗测试系统，包括带有控制器的主机1、交流阻抗测试仪LCR、配气机构、气路选择机构、温控机构和测试样品选择机构。

在此具体实施例中，配气机构包括至少三个配气瓶3，每个配气瓶3中盛装有不同的气体，每个配气瓶3的气体出口分别连接有一气体流量计4，多个气体流量计4的气体出口并联形成一总供气气路5，每个气体流量计4与主机1电信号连接，通过所述的主机1对每个所述的气体流量计4的气体流量参数进行设定，实现对每个所述的配气瓶3的配气流量的控制。

在此具体实施例中，配气机构包括三个配气瓶3，三个配气瓶3分别盛装O₂、N₂和N0气体。

在此具体实施例中，温控机构包括n个用于放置测试样品9并提供测试所需温度的测试炉6，测试炉6具有测试腔61，每个测试炉6具有一个气体进口和一个气体出口，测试炉6的气体进口与测试炉6的气体出口分别与测试腔61相连通，每个测试炉6与主机1电信号连接，通过主机1对测试炉6进行升温或降温控制。

在此具体实施例中，气路选择机构包括n个电磁阀8，每个电磁阀8的气体进口与总供气气路5的气体出口相连，一个所述的电磁阀8的气体出口与一个测试炉6的气体进口相连，每个电磁阀8分别通过一个第一继电器实现通断控制，第一继电器与主机1电信号连接，通过主机1控制第一继电器的通断。

在此具体实施例中，测试样品选择机构包括测试样品9，每个测试腔61内设置有m个测试样品9，每个测试样品9具有两个测试引脚，每个测试样品9的其中一个测试引脚与一个第二继电器的第一端相连，每个测试样品9的另一个测试引脚与一个第三继电器的第一端相连，第二继电器的第二端分别与交流阻抗测试仪LCR的电压检测端和电流检测低端相连，第三继电器的第二端分别与交流阻抗测试仪LCR的信号源输出端和电压检测低端相连，第二继电器和第三继电器与主机1电信号连接，通过主机1控制第二继电器和第三继电器的通断。

在此具体实施例中，交流阻抗测试仪LCR与主机1电信号连接，当用于连接一个测试样品9的两个测试引脚的第二继电器和第三继电器闭合时，通过主机1控制交流阻抗测试仪LCR进行有序测试。

其中，n＞1。

在此具体实施例中，多个测试炉6的气体出口并联形成一尾气汇集气路10，尾气汇集气路10的气体出口连接有一带出气口的尾气瓶11，尾气瓶11内盛装有液体。尾气瓶11中的液体为水，通过尾气瓶11中的水对整个系统进行水封，确保测试的气密性。

在此具体实施例中，测试炉6具有加热器64、热电偶63、外部控温电路模块和通讯模块，通讯模块与主机1通信实现主机1对测试炉6的升降温控制，加热器64和热电偶63与外部控温电路模块连接，加热器64通过外部控温电路模块控制实现加热功能，热电偶63用于对测试炉6的温度进行监测。通过上述部件相互配合为测试样品9的测试提供合适的温度环境。测试炉6可以通过外部控温电路模块PID的调节实现高温的精准控制。

在此具体实施例中，每个测试炉6上设置有m个用于插放测试样品9的插装口62，插装口62与测试腔61相连通。方便测试样品9的拆装，测试样品9可通过插装口62直接插入进行测试，提高测试效率以及测试的安全性能。

车用高温尾气传感器的交流阻抗测试系统的测试方式，包括以下步骤：

（1）打开每个配气瓶3的气瓶阀；

（2）根据测试所需环境，在主机1上对每个气体流量计4所通的气体流量参数进行设定，对每个管式炉的供温温度进行预设；

（3）上述步骤完成后，主机1给测试炉6发送升温信号，测试炉6启动升温程序；

（4）在测试炉6升温t min后，到达主机1给其预定的供温温度，主机1接收到升温完成的信号后，给对应的第一继电器发送信号，控制对应给该测试炉6供气的供气气路上的电磁阀8通道开启；

（5）电磁阀8开启后，总供气气路5中的混合气体进入到对应的测试炉6的测试腔61内，此时主机1控制对应的测试腔61中的其中一个测试样品9上连接的第二继电器和第三继电器闭合，使对应的测试样品9连接到交流阻抗测试仪LCR，进行测试；

（6）上述步骤（5）中的测试样品9的测试完成后，重复上述步骤（3）至（5），形成循环测试。

Claims (4)

1.车用高温尾气传感器的交流阻抗测试系统，其特征在于包括带有控制器的主机、交流阻抗测试仪、配气机构、气路选择机构、温控机构和测试样品选择机构；

所述的配气机构包括至少三个配气瓶，每个所述的配气瓶中盛装有不同的气体，每个所述的配气瓶的气体出口分别连接有一气体流量计，多个所述的气体流量计的气体出口并联形成一总供气气路，每个所述的气体流量计与所述的主机电信号连接，通过所述的主机对每个所述的气体流量计的气体流量参数进行设定，实现对每个所述的配气瓶的配气流量的控制；

所述的温控机构包括n个用于放置测试样品并提供测试所需温度的测试炉，所述的测试炉具有测试腔，每个所述的测试炉具有一个气体进口和一个气体出口，所述的测试炉的气体进口与所述的测试炉的气体出口分别与所述的测试腔相连通，每个所述的测试炉与所述的主机电信号连接，通过所述的主机对所述的测试炉进行升温或降温控制；每个所述的测试炉上设置有m个用于插放所述的测试样品的插装口，所述的插装口与所述的测试腔相连通；

所述的气路选择机构包括n个电磁阀，每个所述的电磁阀的气体进口与所述的总供气气路的气体出口相连，一个所述的电磁阀的气体出口与一个所述的测试炉的气体进口相连，每个所述的电磁阀分别通过一个第一继电器实现通断控制，所述的第一继电器与所述的主机电信号连接，通过所述的主机控制所述的第一继电器的通断；

所述的测试样品选择机构包括测试样品，每个所述的测试腔内设置有m个所述的测试样品，每个所述的测试样品具有两个测试引脚，每个所述的测试样品的其中一个测试引脚与一个第二继电器的第一端相连，每个所述的测试样品的另一个测试引脚与一个第三继电器的第一端相连，所述的第二继电器的第二端分别与所述的交流阻抗测试仪的电压检测端和电流检测低端相连，所述的第三继电器的第二端分别与所述的交流阻抗测试仪的信号源输出端和电压检测低端相连，所述的第二继电器和所述的第三继电器与所述的主机电信号连接，通过所述的主机控制所述的第二继电器和所述的第三继电器的通断；

所述的交流阻抗测试仪与所述的主机电信号连接，当用于连接一个所述的测试样品的两个所述的测试引脚的所述的第二继电器和第三继电器闭合时，通过所述的主机控制所述的交流阻抗测试仪进行有序测试；

其中，n＞1；

电磁阀开启后，总供气气路中的混合气体进入到对应的测试炉的测试腔内，此时主机控制对应的测试腔中的其中一个测试样品上连接的第二继电器和第三继电器闭合，使对应的测试样品连接到交流阻抗测试仪，进行测试。

2.如权利要求1所述的车用高温尾气传感器的交流阻抗测试系统，其特征在于多个所述的测试炉的气体出口并联形成一尾气汇集气路，所述的尾气汇集气路的气体出口连接有一带出气口的尾气瓶，所述的尾气瓶内盛装有液体。

3.如权利要求1所述的车用高温尾气传感器的交流阻抗测试系统，其特征在于所述的测试炉具有加热器、热电偶、外部控温电路模块和通讯模块，所述的通讯模块与所述的主机通信实现所述的主机对所述的测试炉的升降温控制，所述的加热器和所述的热电偶与所述的外部控温电路模块连接，所述的加热器通过所述的外部控温电路模块控制实现加热功能，所述的热电偶用于对所述的测试炉的温度进行监测。

4.如权利要求1所述的车用高温尾气传感器的交流阻抗测试系统的测试方式，其特征在于包括以下步骤：

(1)打开每个配气瓶的气瓶阀；

(2)根据测试所需环境，在主机上对每个气体流量计所通的气体流量参数进行设定，对每个管式炉的供温温度进行预设；

(3)上述步骤完成后，主机给测试炉发送升温信号，测试炉启动升温程序；

(4)在测试炉升温t min后，到达主机给其预定的供温温度，主机接收到升温完成的信号后，给对应的第一继电器发送信号，控制对应给该测试炉供气的供气气路上的电磁阀通道开启；

(5)电磁阀开启后，总供气气路中的混合气体进入到对应的测试炉的测试腔内，此时主机控制对应的测试腔中的其中一个测试样品上连接的第二继电器和第三继电器闭合，使对应的测试样品连接到交流阻抗测试仪，进行测试；

(6)上述步骤(5)中的测试样品的测试完成后，重复上述步骤(3)至(5)，形成循环测试。